（矿产普查与勘探专业论文）铜川矿区10lt＃gt煤层发育规律及可采性研究.pdf

论文题目： 专业： 硕士生： 指导老师： n l l 矿区1 0 群煤层发育规律及可采性研究 矿产普查与勘探 肖林 陈练武 摘要 ( 签名) 诌箍 ( 签名) 陵垒堡缢 l 铜川矿区是陕西省建成最早的煤炭基地，开采历史悠久。矿区主采煤系为石炭二叠 纪含煤岩系，由于5 “煤层埋藏深度小，煤质好，开采条件相对简单，所以主采煤层为 5 8 煤层。随着开采时间的延长，5 4 煤层可供开采的资源量越来越少。由于采煤技术的进 步，一些原认为难采或不可采的煤层，现已提上日程。铜川矿区1 0 “煤层是否可采，能 否开采，直接关系到铜川矿区各煤矿的经济利益和矿井服务年限。 本文主要是针对铜川矿区1 0 8 煤层的发育规律及可采性进行研究。研究成煤的古植 物、古气候、古地理、古构造作用等几个方面的作用综合研究1 0 。煤层的形成条件：分 析了后期构造对煤层发育的影响；总结了1 0 4 煤层的发育规律；通过对煤层煤质的研究 及煤层最低可采范围的确定，圈定了1 0 ”煤炭资源量的计算范围并计算出储量；最后对 开采1 0 ”煤层的技术、经济、环境等方面进行评价，评价1 0 “煤层可采性。 通过对以上内容的研究得出，1 0 4 煤层是在晚石炭世中期海退后，在滨海三角洲平 原上发育的煤层。煤层倾向n n w l 5 。，起伏平缓，在矿区西部煤较厚，东部煤厚度小。 煤厚的变化主要受沉积作用的影响。对1 0 4 煤煤质研究，确定1 0 4 煤为中灰分、低磷、高 硫、低挥发分的高热值煤。依据储量估算的工业指标划分王石凹为铜川矿区1 0 4 煤层可 采区。通过地质块段法估算可采地质储量为4 3 3 9 8 万吨。 对于1 0 ”煤层开采技术条件的研究包括矿井水文地质、矿井充水因素、煤层项底板、 瓦斯、煤尘、地温等方面研究，结果表明煤层的开采在技术上是可行的。估算出1 0 “煤 层销售利润，表明1 0 “煤层开采是经济的。煤层开采引起的地下水资源污染即地表沉陷 提出了综合防治措施。综合分析，开采1 0 4 煤层经济、环境允许，且增加了经济效益。 关键词：铜川矿区；1 0 4 煤层：发育规律；可采性研究 研究类型：应用研究 s u b j e c t ：1 0 群c o a lb e dd e v e l o p m e n t a lm e c h a n i s ma n dw o r k a b i l i t y r e s e a r c hi nt o n g c h u a nm i n i n ga r e a s p e c i a l t y ：m i n e r a ls u r v e y i n ga n dp r o s p e c t i n g n a m e：x i a ol i n i n s t r u c t o r ：c h e nl i a n w u a b s t r a c t ( s i g n a t u r e ) & 趄点丛 ( s i g n a t ur e )咖z j 鲫耽 t o n g c h u a nm i n ea r e ai st h ee a r l i e s tc o a lb a s e si ns h a n x ip r o v i n c e t 1 1 em a i nc o a lm i n i n g b e d sb e l o n g st ot h ep e r m i a n c a r b o n i f e r o i l sc o a l b e a r i n gr o c k s 1 1 l e5 开c o a lb e di ss m a l lb u r i a l d e p t ha n dm i n i n gc o n d i t i o n si sr e l a t i v e l ys i m p l e ，s oi ti st h em a i nc o a lb e d w i t l lt h ee x t e n s i o n o f m i n i n g ，5 群c o a lr e s o u r c e si sf e w e ra n df e w e r w 汕t h ed e v e l o p m e n t so fm i n i n gt e c h n o l o g y ， s o m eo fc o a lb e d st h a ta r ed i f f i c u l tt om i n i n gb e f o r eh a v eb e e np u to nt h ea g e n d a w h e t h e r m i n e10 4c o a lb e di sd i r e c t l yr e l a t e dt ot o n g c h u a nc o a lm i n e se c o n o m i ci n t e r e s t sa n dl e n g t h o fs e r v i c e t h ep a p e rm a i n l yd i s c u s s e dt h ed e v e l o p m e n tr u l e sa n dr e c o v e r a b i l i t yo f10 # c o a lb e di n t o n g c h u a n t h ek e yc o n t e n t si n c l u d e ：t h ef o r m a t i o nc o n d i t i o n so f1 矿c o a lb e ds u c ha s c o a l - f o r m i n gp l a n t s ，p a l a e o c l i m a t e ，p a l e o g e o g r a p h ya n dp a l e o s t r u c t u r e ；t h ei n f l u e n c e so fl a t e r e f o r m a t i o n so n10 芹c o a lb e d sd e v e l o p m e n t ；t h ed e v e l o p m e n tr u l e s ；t h ec o a lq u a l i t ya n d r e s e r v eo f10 ”c o a lb e d f i n a l l y , t h et e c h n o l o g yc o n d i t i o n s ，e c o n o m i cb e n e f i t s ，e n v i r o n m e n t a l i m p a c t i o n sw e r ee v a l u a t e dt od e c i d ew h e t h e re x p l o i t10 8c o a lb e do rn o t b a s eo nt h es t u d y , i tc o n c l u d e dt h a t10 8 c o a lb e da c c u m u l a t e di nc o a s t a ld e l t ap l a i n d u r i n gt h em i d d l es t a g eo ft h el a t ec a r b o n i f e r o u s 1 1 1 ec o a lb e dt e n d e n c yi sn n w l 5 。，a n d t h er o o fi ss m o o t h n l et h i c k n e s so fc o a lb e di sm a i n l yd e t e r m i n e db ys e d i m e n t a t i o n , a n di ti s b i g g e ri nw e s to ft o n g c h u a nr e l a t i v e l y t h er e s u l t so fc o a lq u a l i t ys t u d ys h o wt h a tt h ea s h c o n t e n ti sm i d d l e ，t h ep h o s p h o r u sc o n t e n ti sl o w , t h es u l f u rc o n t e n ti sh i 曲a n dt h ev o l a t i l e c o n t e n ti sl o w a c c o r d i n gt od z t 0 215 2 0 0 2 ，10 ”c o a lb e dc a nb ee x p l o i t e di nw a n g s h i w a c o a lm i n e ，b u tt h ed e s u l f u r i z a t i o ns h o u l db ec a r r i e do nf i r s t m e a n w h i l e ，a c c o r d i n gt og b t 17 7 6 6 - 19 9 9 ，t h ep r o v e de x t r a c t a b l er e s e r v ei s4 3 3 9 8m i l l i o nt o n s t h em i n eh y d r o g e o l o g y , m i n ew a t e rf i l l i n gf a c t o r , c o a ls e a mr o o fa n df l o o r , g a s ，c o a l d u s ta n dg r o u n dt e m p e r a t u r ew e r es t u d ya sw e l l ，a n dt h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h et e c h n o l o g y c o n d i t i o n sc a l lb es a t i s f i e d t h ee s t i m a t i o no fs a l e sp r o f i ts h o wt h a te c o n o m i cb e n e f i t sc a nb e g u a r a n t e e da b o u te x p l o i t i n g10 4 c o a lb e d s o m em e a s u r e sw e r ep r o p o s e dt op r e v e n tt h e p o l l u t i o n so fg r o u n d w a t e r i naw o r d ，10 4c o a lb e dc a nb ee x p l o i t e d k e y w o r d ：t o n g c h u a nm i n i n g a r e a10 4 c o a lb e d d e v e l o p m e n t a lm e c h a n i s m w o r k a b i l i t yr e s e a r c h t h e s i s ：a p p l i c a t i o nr e s e a r c h 西妻料技丈学 学位论文独创性说明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科 技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：褐林日期： 如口吕6 i 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期 间论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以 将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位 论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：瓦币衣 指导教师签名： f 衍队 夕咖9 年彦月f 日 1 绪论 1 1 选题背景及依据 1 绪论 能源是发展农业、工业、国防、科学技术和提高人民生活的重要物质基础。能源问 题解决的好与不好，直接影响到国民经济的发展速度。煤炭是矿产资源的一个重要组成 部分，是一种不可再生的有限的宝贵资源，是人类生产和生活的基本源泉之一，也是国 民经济和社会发展的物质基础。随着国民经济、科技、工业生产等的不断发展，对于矿 产资源的需求也越来越大。为了适应国家的矿产资源长期发展的战略要求，实现已有矿 产资源的科学管理，所以合理规划及规范开采就成为当前一项重要的任务【l 】。 目前，就世界上各种能源分布来说，已探明煤炭的地质储量约1 0 万多亿吨，石油 储量约2 9 0 0 亿吨，天然气储量约2 7 0 0 亿吨油当量，油页岩和油砂岩约为1 3 0 0 0 亿吨油 当量【l 】。煤炭在我国的燃料消费构成中始终占主要地位，如1 9 7 7 - - 1 9 9 6 年煤炭占全国能 源消费量的7 0 - 7 6 左右，石油消费只占2 0 - , 2 5 左右，天然气只占3 左右，水电占 3 5 4 5 。从我国已探明的能源储量来看，如果折算为标准煤( 7 0 0 0 k c a l k g 或 2 9 3 m j k g ) ，则煤炭储量约相当于石油储量的4 0 余倍之多。由此看出，煤炭在我国的 能源结构中占有很大的比例，在未来相当长的一段时间内，仍将是我国能源的主要组成 部分【2 】o 2 0 0 6 年国家正式确立了1 3 家国家大型煤炭基地，以确保我国在“十一五期间的 煤炭资源供应，包括神东、晋北、晋中、晋东、陕北、冀中、鲁西、河南、两淮、蒙东、 云贵、黄陇、宁东p j 。但是，由于逐年开采，并且随着煤矿现代化生产的不断发展，可 采进度的加快，煤炭的可采储量越来越少，一些原来认为不可采或者难采的煤层，现在 被提上日程，需要重新认识，重新研究。是否可采，能否开采，这些直接关系到企业的 利益，以及整个国家煤炭资源的供应。 铜川矿区是陕西省建成的最早的煤炭基地，开采历史悠久。煤种有瘦煤、贫瘦煤、 贫煤、焦煤。煤质特征是：中灰、中硫、低磷、高发热量【4 】。铜川矿区主采煤系为石炭 二叠纪含煤岩系。由于5 “煤层埋藏深度小、煤质好、开采条件相对简单，所以铜川矿区 各矿长期以来主要开采5 “煤层，但随着开采时间的延长，5 煤层可供开采的储量越来越 少。由于1 0 ”煤层埋藏深度大、开采条件相对复杂，所以过去并没有把1 0 4 煤列为主要的 开采煤层。近年来，由于采煤技术的进步，新的开采方法的应用，及较高的煤炭价格， 因此在现阶段开采1 0 8 已经提上议事日程。 西安科技大学硕士学位论文 1 2 研究内容、技术路线 1 2 1 研究内容 ( 1 ) 1 0 。煤层形成条件研究 从成煤古地理环境、古构造等研究1 0 4 煤层的形成条件，搞清楚1 0 ”煤层原始发育规 律： 成煤古地理环境：划分古地理类型就是按照含煤岩系形成时的古地理环境来进行 含煤岩系的分类。所谓古地理环境并不是指某一煤层或岩层形成时的具体环境，而是指 整个含煤岩系的或是它的相当一部分形成时比较持续存在的总的沉积环境( 地貌景观) 。 它至少应包括以下几方面：聚煤盆地距侵蚀区的远近；聚煤区的地形特点；聚煤盆地距 海岸线的远近；聚煤盆地本身的地形特点；聚煤盆地中的水动力条件、介质化学特征及 生物群落等。因此，研究1 0 “煤层成煤古地理环境就从以上几方面进行研裂引。 古构造方面的研究：含煤岩系形成在大大小小的聚煤盆地中。这些盆地按成因可 分为两类：一类是由于地表的侵蚀、岩溶等非构造因素形成的盆地；另一类是构造成因 的，即地壳变形的产物。对于后一类统称为“坳陷以便于和非构造成因的盆地相区别 【6 l o 绝大多数的含煤岩系是在坳陷中形成的。如果说在侵蚀盆地中的沉积作用可归结为 填平补齐的话，那么在坳陷中则是补偿由于基底逐渐沉降而不断出现的空间。沉降的幅 度愈大，含煤岩系的厚度通常也愈大【7 儿引。 研究1 0 4 煤层的古构造，正是查明其聚煤盆地的类型，凹陷盆地是影响含煤岩系厚 度的重要因素，对整体认识1 0 4 煤层具有重要的意义。 ( 2 ) 1 0 。煤层后期构造影响研究 1 0 4 煤层主要形成在石炭二叠纪，受到过华力西、印支、喜马拉雅山构造运动的影 响，研究不同时期构造运动对1 0 4 煤层的影响程度，研究不同区域地质构造的复杂程度， 特别是层间滑动构造造成煤层变薄的规律及范围1 9 j 。 铜川矿区各矿长期以来主要开采5 4 煤层。因此在整个矿区范围内，随着5 4 煤层的大 部分开采，存在于矿区范围内的大小地质构造形态都逐一被揭露，这对于研究1 0 4 煤层 所受到的构造运动的影响及1 0 4 煤层的开采提供了详细的可借鉴资料。 ( 3 ) 1 0 4 煤层发育规律的研究 1 0 4 煤层的发育规律：从1 0 4 煤的形成大的地质背景一构造影响一二次分布这个顺序 进行描述，应该从以下这些方面进行考虑： 1 0 。煤层在铜川矿区的层位、厚度及可采范围； 1 0 “煤层的空间分布情况，煤层倾角变化情况； 2 1 绪论 1 0 4 煤层的厚度，变化规律及研究； 煤厚变化的主要控制因素。 ( 4 ) 1 0 4 煤层煤质的研究【1 1 】【1 2 l 在成煤物质、成煤环境研究的基础上，利用资源勘探和生产勘探所获得的煤质资料， 研究1 0 4 煤层的煤质变化规律，特别是1 0 4 煤层硫的种类和含量。 ( 5 ) 1 0 4 煤层开采技术条件研究 从水文地质条件、煤层瓦斯、煤层顶底板、地热、自燃等方面研究1 0 4 煤层的开采 技术条件，搞清在当前的技术经济和环境条件下，1 0 4 煤层开采的技术可行性、经济可 行性、环境可行性【1 3 】。 水文地质条件：主要包括区域主要含水层、水系，矿区内主要含水层与隔水层划 分，地下水与地表水的水力联系、地表水的水体分布，各矿井井下涌水量概况和充水因 素分析； 煤层瓦斯：查明煤层瓦斯赋存的相关条件，根据生产实践和历年观测记录来分析 瓦斯含量及其产生的原因； 煤层顶底板：从煤岩的顶底板岩性、厚度、分布规律、力学性质( 抗压强度、抗 拉强度) 等方面考虑煤层顶底板； 地热：根据历年的观测记录，算出地温梯度，查看是否存在地温异常现象【1 4 】； 自燃：进行自燃倾向分析，从煤质类别、原煤燃点、氧化燃煤点、还原燃煤点的 记录，根据煤的自燃倾向等级分类表进行判别； 煤尘爆炸性：通过测定的历年试验数据进行计算，得到有关火焰长度、岩粉用量、 不燃物含量方面的数据，得出煤尘爆炸性的可能性。 ( 6 ) 1 0 4 煤层的煤炭资源量计算 储量计算范围及指标：边界及深度、工业指标、基本储量范围的确定； 储量计算方法：地质块段法： 储量级别的划分：根据现行规范对铜川1 0 4 煤层进行储量级别的划分； 储量计算结果。 ( 7 ) 1 0 4 煤层开采的可行性评价【1 5 】 开采技术上的可行性评价； 经济可行性评价：煤层经济初步评价、煤矿企业生产总成本估算； 环境可行性评价：“绿色开采 的内涵是努力遵循循环经济中绿色工业的原则， 形成一种与环境协调一致的，努力去实现“低开采、高利用、低排放的开采技术【1 6 1 。 防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其它资源的不良影响；目标是取得最佳的经济效益 和社会效益。根据煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等。所以环境可行性评价主 要包括以下内容：煤层开采对水资源的影响；对土地与建筑物的影响；瓦斯对煤层开采 3 西安科技大学硕士学位论文 的影响r 1 7 1 。 1 2 2 研究技术路线 本论文拟采用的技术路线图如下： 图1 1 研究工作技术路线图 4 2 区域概况 2 区域概况 铜川市位于陕北黄土高原南部，处于1 0 8 0 3 57 1 0 9 0 2 9 e ，3 4 0 4 87 - 一3 5 0 3 4 n ，是关中 翁地和陕北高原的交接地带，辖王益、印台、耀州、新区4 区及宜君县，一年四季分明， 夏季多暴雨，旱涝灾害频繁。矿产资源丰富，其支柱产业为煤炭工业和建材工业。铜川 市有西铜铁路和西铜一级公路，县乡公路发展较快，以耀县郊区、宜君西部和郊区、宜 君东部为两翼的“ ”型公路网络已基本形成。矿区交通极为方便( 图2 1 ) 。 铜川矿区地貌复杂，总的特点是沟壑纵横，川原山丘交错。矿区位于切割黄土残原 的漆水河谷地。河谷海拔7 4 0 - 8 8 0 m ，相对高差1 0 0 , - - 一1 5 0 m ，宽3 0 0 - - - 1 5 0 0 m ，发育有 三级阶地，城市主要沿一、二级阶地展布，呈“y ”型格局。 2 1 区域地层特征 图2 1 铜川矿区地理位置图 铜川矿区内的地层有：奥陶系中统马家沟组( 0 2 m ) ；石炭系上统太原组( c 3 t ) ；二 叠系下统山西组( p l s ) 、下石盒子组( p l x ) ；二叠系上统上石盒子组( p 2 s ) 、石千峰组( p 2 s h ) ； 三叠系下统刘家沟组( t 1 1 ) 、和尚沟组( t l h ) ；三叠系中统纸纺群( t 2 z ) 三叠系上统铜 川组( t 3 t ) 、第三系上新统三趾马组( n 2 s ) 、第四纪( q ) 1 8 1 。现由老到新详述如下： 5 西安科技大学硕士学位论文 i i_ ( 1 ) 奥陶系中统马家沟组( 0 2 m ) 为煤系沉积之基底，其岩性以灰白色石灰岩、白云岩为主，间夹灰黄色泥灰岩、硅 质灰岩、燧石条带灰岩。 ( 2 ) 石炭系上统太原组( c 3 t ) 为区内主要含煤地层。区内厚约为1 0 8 8 8 7 2 7 m ，一般为1 5 - - - 2 5 m 。为一套海陆 交互相建造。岩性为灰黑色、灰色石英砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩、泥质灰岩、煤层组 成，有三个标志层k i 、k 2 、k 3 。其中k l 为铝质泥岩，白灰、褐色，块状构造，局部具 纹层，含大量黄铁矿结核，顶部见植物根化石。k 2 为石灰岩，顶部常为钙质粉砂岩，可 相变为泥灰岩、砂岩。黑灰色，具纹层及方解石脉，富含腕足及虫蓬化石。k 3 为石英砂 岩，黑灰色，细粒状含云母及暗色矿物，硅质胶结且平行波状层理，可相变为粉砂岩。 化石属卵形脉羊齿一斜方鳞木( n e u r o p t e r i so v a t a - - l e p i d o d e n d r o np o s t h u m i i ) 组合。 有化石： p s e u d o f u s u l i n a p u l c h r a ， r u g o f u s u l i n ai n t e r m e d i a ， t r i t i c i t e sb a s h k i r i c u s ， c h o n e t e s s p ， l o p h o c a r i n o p h y l l u ms p ， l e p i d o d e n d r o n o c u l u s f e l i s ， l p u s t h u m i i ， l n a n p i a o e n s e ， n e u r o p l e r i so v a t a ， p e c o p t e r i s f e m i n a e f o r m i s ， p c f e m a r g i n a t u m 等。与下伏地层为假整合接触。 ( 3 ) 二叠系下统山西组( p 2 s ) 亦为本区的含煤地层，厚度为2 6 3 8 8 7 3 2 m ，一般为3 0 - 5 5 m 左右。岩性以灰、 深灰色中、细纱岩、泥岩为主，夹凸镜状微晶炭质石灰岩、淡水石灰岩。底部有一层含 较大云母的中、粗粒砂岩，为标志层。该标志层含灰色石英、长石及少量暗色矿物云 母组成，含煤屑及树干化石，亦可相变为粉砂岩，局部被冲蚀。与下伏太原组为整合接 触，局部有假整合接触。 其植物化石为三角织羊齿一翅编羊齿( e m p l e c t o p t e d s t r i a n g u l a r i s e m p l e c t o p t e r i u m a l a t u r n ) 植物组合。主要有： e m p l e c t o p t e r i st r i a n g u l a r i s ， e m p l e c t o p t e r i d i u ma l a m m ， 6 2 区域概况 l o b a t a n n u l a r i a s i n c n s i s ， a n n u l a r i ao f i e n t a l i s ， c o m p s o p t e r i sw o n g i i ， p c c o p t e r i so d e n t a l i s ， p a r c u a t a ， e u n i t a ， s p h e n o p h y l l u mt h o n i i ， s m i n o r ， s t a i y u a n e n s i s ， s g r a b a u i ， s t e n u i s ， c o r d a i t e sp r i n c i p a l i s ， c a l a m i t e s s p 等。 ( 4 ) 二叠系下统下石盒子组( p l x ) 与山西组为连续沉积，系一套陆相沉积。区内一般厚6 0 - - - 8 0 m 左右，其岩性以砂岩、 粉砂岩、泥岩。下部为灰、灰白、灰褐及紫杂色为主，中上部则以灰绿、紫红、紫杂色 为主。中下部有鲕状结合，底部河床相砂岩，有时有冲刷现象。其植物组合基本为三角 织羊齿一华夏羊齿( e m p l e c t o p t e r i st r i a n g u l a r i s c a t h a y s i o p t e r i s w h i t e i ) 植物群。主 要化石有： e m p l e c t o p t e r i st r i a n g u l a d s ， c a t h a y s i o p t e r i sw h i t e i ， s p h e n o p h y l l u m t h o n i i ， s e m a r g i n a t u m ， s r o t u n d a t u r n ， t a e n i o p t e r i sm u l t i n e r v i s ， t n y s t r o e m i i ， a l e t h o p t e r i s n o r i n i i ， a a s c e n d e n s ， s p h e n o n p t e r i st a i y u a n e n s i s ， p e c o p t e r i st a i y u a n e n s i s ， e o r i e n t a l i s ， e a r c u a t a ， t i n g e rh a m a g u c h i i ， 7 西安科技大学硕士学位论文 i ：c a r b o l l i c a ， l e p i d o d e n d r o n o c u l u s f e l i s 等。 ( 5 ) 二叠系上统上石盒子组( p 2 s ) 属半干旱气候条件下的湖泊相杂色碎屑沉积。以紫杂、黄绿、灰绿色砂岩、粉砂岩、 砂质泥岩、泥岩互层，问夹层状粗一细粒砂岩。偶夹黑色泥岩、下部泥岩中常含铁钙质 鲕、豆状结核。厚度一般为1 7 0 m 左右。植物化石为烟叶大羽羊齿一平安瓣轮叶 ( g i g a n t o p t e r i s n i c o t i a n a c f o l i a - l o b a t a n n u l a r i ah e i a n e n s i s ) 组合。化石有： g i g a n t o p t e r i sn i c o t i a n a e f o l i a ， g i g a n t o n o c l e al a g r a l i i ， gh a l l e i ， l o b a t a n n u l a r i a c f h e i a n e n s i s ， l e n s i f o l i a ， l 1 i n g u l a t a ， n e u r o p t e f i sc o r e a n i c u m ， s p h e n o p h y l l u mo f s i n a - c o r e a n u m ， t a e n i o p t e r i st a i y u a n e n s i s ， t e f d e n s i s s i m a ， f a s c i p t e r i s h a l l e i ， p e c o p t e r i sl a t i v e n s a ， e a n d e r s s o n i i ， c h i r o p t e r i ss e n i f o r m i s ， n o r i n i a s p 与下伏下石盒子组为整合接触。 ( 6 ) 二叠系上统石千峰组( p 2 s h ) 全组按岩性可分为两段： 第一段，以灰绿色巨厚层状中一粗粒砂岩为主，夹薄层紫灰绿色泥岩及粉砂岩，底 部粗砂岩、细砾岩中常见泥砾。化石有： n o e g g e a r t h i o p s i ss p g l o s s o p t e r i ss p 等。 第二段，为紫红、暗紫褐色泥岩，同色粉砂岩次之，夹薄层同色泥灰岩、细纱岩及 石膏，有灰质结核。本层厚度稳定，特征明显，区内无大的变化。有化石： a b i e l l a s p ，m i c r o d o n t e l l as p ，l i n g u l a s p p a l a e n l i m n a d i o p s i s s u b a l a t a ，s i n o i m n a d i o p s i s y i a o x i a n e n s i s ，n o e g g e a r t h i o p s i ss p ，g l o s s o p t e r i ss p 等。 8 2 区域概况 ( 7 ) 三叠系下统刘家沟组( t 1 1 ) 以棕红、紫红、灰紫色厚层状砂岩为主，常夹薄层粉砂岩及泥砾岩。砂岩中交错层 理发育。一般厚1 8 0 m 左右。与下伏石千峰组为整合接触。 ( 8 ) 三叠系下统和尚沟组( t l h ) 为紫红、棕红色粉砂岩、泥岩夹同色薄层细砂岩及泥砾岩。厚度为8 0 m 左右。化石 有： g l y p t o a s m u s s i ae f q u a d r a t a ， l i o e s t h e r i a h a n c h e n s g e n s i s ， p o l y g r a p t af r a g i l i s ， d o b l o n g a ， d p s e u d o i n o m a t a ， s h a n x i c o n c h a h e s h a n g o u e n s i s ， s a n t i g u a ， t t m g c h u n i a s p 等。与下伏刘家沟组为整合接触。 ( 9 ) 三叠系中统纸纺群( t 2 z ) 由灰绿、黄绿色砂岩及紫红、紫灰色、灰绿色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩组成。中、 上部富含灰质结核或灰质砂岩结核，局部夹砾岩，底部有一层厚达3 0 m 的砂岩。全层含 化石： d a r w i n u l a s p ， d f r a g i l i s ， d g a r d a e ， a b r o c y t h e r es p ， n a i a d i t e s y a o x i a n e n s i s ， s p i r o r b i s e 1 a b e r r a n s ， s h a n x i c o n c h a ? m i n o r ， l u i k e v i c h i n e l l am i n u t a ， d a r w i n u l a f r a g i l i s ， d 1 0 n g a ， t u n g c h u a n i ng u a d r a t i f o o r m i s ， d a n a e o p s i sf e c u n d a ， e q u i s e t i t e ss t h e n o d o n ， n e o c a l a m i t e sc a r e i n o i d e s ， r o d i c i t e s s p ， 9 西安科技大学硕士学位论文 u t s c h a m i e l l am o d e s t a ， z h i f a n g i at y p i c a l ， l i o e s t h e r i as h e n s i e n s i s ， a b r o c y t h c r ep o l u l a ， a s h e n s i e n s i s ， a t u n g c h u a n e n s i s 等。与下伏和尚沟组为整合接触。 ( 1 0 ) 三叠系上统铜川组( t 3 t ) 为灰绿色、黄绿色、紫红色砂岩与灰、灰绿、紫红色泥岩，砂质泥岩、粉砂岩、油 页岩、少量炭质泥岩组成。顶部有油页岩、页岩、粉砂岩互层组成的“张家滩页岩层， 下部砂岩含长石较多，斑麻状构造明显，斜层理发育。含植物、瓣鳃、介形虫、叶肢介、 昆虫、鱼鳞等化石。其化石有： t u n g c h u a n o p h y l l u ms h e n s i e n s e ，d a n a e o p s i s f e c u n d a ， b a m o u l l i az e i l l c r i ，t o d i t e s s h e n s i e n s i s ， g l o s s o p h y l l u ms h e n s i e n s i s ，s h a n x i c o n c h at r i a n g u l a t e ， d a r w i n u l as h e n s i e n s i s ， u n i o h u a n g b o g o u e n s i s ， e u e s t h e r i ac c l e t a ， t r i a s o b l a t t a p h y l l o p t e r i s 等。本组与下伏纸坊组为整合接触。 ( 1 1 ) 第三系上新统三趾马红土组( n 2 s ) 矿区内红土镇附近的钻孔中出露最好。岩性为鲜红色、棕红色含粉砂质粘土，具钙 质结核。厚0 5 0 m 。有化石： g a z e l l e p a c t e c h e n s i s t e i l h a r d e t y o u n g ， a n a n c u s p a i s u y e n s i s h s i c h 等。与下伏岩层不整合接触。 ( 1 2 ) 第四纪( q ) 上部由浅黄色、杂色亚砂土、粉、细纱、砾石组成；中、下部浅黄色、黄褐色黄土 夹粉砂质棕红色土壤层，并含有钙质结核及薄层钙质层；底部有流沙、砾石层或钙质层； 河床、沟谷、山坡上有冲击、残积、坡积物。厚o 3 0 0 m ，一般厚1 0 0 、- 1 5 0 m 左右。 与下伏地层为不整合接触。 2 2 区域构造特征 铜川矿区矿井构造比较复杂，尤其是小断层纵横交错、煤层倾角变化较大，而且构 1 0 2 区域概况 造还常常引起煤层厚度的突然变化。通过对铜川矿区5 4 煤层主采区的构造发育规律的研 究，为该区的1 0 4 煤层开采提供依据。 2 2 1 地质构造特征 根据铜川矿区已揭露的地质构造资料，该区构造类型齐全。从构造性质分，有挤压 收缩型构造( 如逆冲断层和褶皱) 和拉张伸展型构造( 正断层) ；从构造线方向分，有 近东西向、近南北向、北东向、北西向等( 图2 2 ) 。下面主要从构造性方向来阐述矿区 内的构造发育特征。 ( 1 ) 近东西向构造 近东西向褶皱与大断裂主要分布在铜川矿区北缘及东坡井田。其中，近东西向褶皱 多分布在较大规模的东西断裂附近，且受到北东向褶皱及正断层的改造或切割。因此， 近东西向褶皱与近东西向逆断层均为由南向北的挤压构造应力作用的结果，且形成最 早。但从枣庙f 3 、杜康沟f l 这两条区内最强烈、最明显的近东西向断裂的断层擦痕及断 层派生褶皱与断层的“入”字型交接关系判断，杜康沟逆断层具右旋扭动特征，而枣庙 逆断层早期为右旋扭动，后期转换为左旋扭动。这说明近东西向断裂形成后，在后期构 造运动中仍有多次活动。小断层一般具有密集成带或成群发育的特点，区内近东西走向 的小断层密集带，主要分布在王石凹井田西南部，常引起煤厚的突然变化。 ( 2 ) 近南北向构造 近南北向构造有两种主要表现形式，即近南北向褶皱构造与近南北向的具有分区意 义的构造带。前者主要分布在铜川矿区西部的王石凹井田、金华山井田，表现为1 0 “煤 层底板近南北向延伸的脊、向斜及串珠状排列的“深坑 ，向斜的枢纽一般呈锯齿状弯 曲。后者主要发育在王石凹井田中部、金华山井田中部和东坡井田西缘，分别称为凹中 构造带、金中构造带和东鸭构造带。其中，金中构造带是北西向构造区( 西) 与北东向 构造区( 东) 的分界；东鸭构造带目前表现为背斜，但其东西两侧的煤系厚度、煤层厚 度、沉积特征等均存在很大差异。由此推测，这四条近南北向的构造带实质上是发育在 煤系基底内，隐伏较深，活动历史较长的基底控制性构造一煤系基底隐伏断裂带，所以 对沉积作用、聚煤作用及煤系、煤层的后期改造作用产生明显控制。隐伏断裂将研究区 自西向东划分成了具有一定差异性的块段，块段内地质特征大体一致，块与块之间则有 比较大的区别，甚至于出现突变。 ( 3 ) 北西向构造 北西向构造主要发育在研究区西部的王石凹井田及金华山井田西南部。北西向褶皱 无理想的槽状而是“深坑”的串珠状组合，沿向斜枢纽，煤层倾角仍有较大变化。 北西向断层目前以正断层为主，但可见到较多的压性、压扭性迹象，说明它们受力、 运动等状况曾发生过改变，早期可能为右旋压扭性断裂北西向构造反映出本区曾受到自 西安科技大学硕士学位论文 南西向北东方向的挤压应力，这与枣庙断层的左旋扭动所代表的古应力状况是一致的。 l 一断层；2 一褶皱枢纽；3 一小断层及层滑构造带 i 一王石凹煤矿；i i 一金华山煤矿；一徐家沟煤矿；一鸭口煤矿；v 一东坡煤矿； f l 一杜康沟逆断层；f 2 一肖家河正断层；f 3 一枣庙逆断层；f 4 一望西正断层；f 5 一陈家山逆断层； f 6 一高阳正断层；f 7 一加禄沟正断层；f 8 一白龙潭正断层；f 9 一马窑正断层；f i o 一董家沟正断层； f l l 一陈炉正断层；a 一井家堡向斜 图2 2 铜川矿区构造纲要图 ( 4 ) 北东向构造 铜川矿区的总体构造为北东走向的单斜，发育在研究区南缘的北东向褶皱构造，属 于该单斜的次级构造。这组褶皱构造说明本区曾受到由南东向北西方向的强烈挤压。北 东向断裂构造是区内最强烈、最显着的构造形迹，主要发育在研究区东部，且有自西向 东增多、加强的趋势在徐家沟、鸭口、东坡等井田，北东向断层占绝对优势。以东坡井 田为例，在已揭露的断距 1 5 m 的1 3 9 条断层中。北东走向者1 1 0 条，占总数的8 0 ，北 东向断层普遍为正断层，陈炉正断层见有早期变形阶段遗留下来的近东西向挤压构造形 迹，区内末发现北东向逆断层，北东向正断层代表本区曾受到北西一南东方向的拉张伸 展构造作用。北东向小断层构成的密集带具有以下共同特点：走向北东，由一条或数条 较大或较长的断层为主干，与北北东向分支断层呈“入字形组合，指示其为左旋剪切 正断层；各带基本上相互平行，近等距分布，间距在2 5 0 , - - 一3 0 0 m 之间；因为断层的伸展 作用及与断层有关的层滑作用，造成许多北东、北北东向延伸的薄煤带和无煤带。 1 2 2 区域概况 2 2 2 矿区构造格架 铜川矿区各井田，1 0 4 煤层底板标高虽然因地而异，但总的趋势反映为南东方向抬 升，北西方向下降，基本构造格架为走同北东，倾向北西的单斜。铜川矿区被井家堡背 斜和杜康沟断裂带限制在个一北东向展布的长条形区域内、自西向东又被金中、东鸭等 煤系基底隐伏断裂分割成不同的断块( 图2 2 ) 。其中，以金中、东鸭构造带为界，分为 西部、中部和东部三个断块。 西部断块，包括王石凹、金华山煤矿西部。该断块是一个相对下降区，煤系平均厚 度3 0 m 以上，k 2 厚1 4 m ，1 0 ”煤厚1 - - 4 m ，结构简单，是一个近南北向构造与近东西向 构造的横跨迭加复合区。近东西向的d d l 、d d 2 、d d 3 、d d 4 四条小断层密集带与层滑构造 带，王石凹中部褶皱带、金华山中部背斜、金华山东北部向斜以及王石凹西部向斜、王 石凹东部向斜，d d 5 、d d 6 等北西向构造相互迭加交织，使煤层产状变化急剧，构造复杂。 在该断块内部，有一条比较重要的近南北向构造带一王石凹中部隐伏断裂带。在其西侧， 煤层构造变形较东侧